專利名稱：：具有故障診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于汽車電子控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種具有故障診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的汽車車身電氣系統(tǒng)中，車載負載與開關(guān)串聯(lián)，或者負載與開關(guān)所控制的繼電器串聯(lián)。通過開關(guān)按鈕的通斷操作，實現(xiàn)對負載的功率通斷控制。這種控制方法簡單，不存在對負載的故障診斷?，F(xiàn)有技術(shù)中，越來越多的車載電器實現(xiàn)智能化控制，使用數(shù)字信號實現(xiàn)對負載功率通斷的控制。目前已經(jīng)出現(xiàn)采用LIN總線實現(xiàn)通訊的車輛，利用LIN總線通訊模塊與微處理單元實現(xiàn)對車載電器的控制。數(shù)字化的控制方式易于實現(xiàn)對負載的故障診斷?，F(xiàn)有技術(shù)中對故障狀態(tài)的診斷方式也有多種，比如測量電流電壓進行故障診斷，或者采用專，-用芯片實現(xiàn)故障診斷。這些方法所涉及的電路復(fù)雜，或者專用芯片的成本昂貴。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為適應(yīng)車載電器實現(xiàn)智能化控制的需求，提供一種具有故障診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊，作為普通微處理單元與車載電器之間的接口電路，實現(xiàn)通過數(shù)字信號驅(qū)動負載，檢測車載電器工作狀態(tài)，并判斷負載和電路的故障類型。具有結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用價值高的特點。本發(fā)明提出的一種具有故障診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊，其特征在于，包括負載驅(qū)動電路，用于實現(xiàn)數(shù)字信號ScTRL對功率電供輸出Pout的控制；分壓電路，用于從輸入電壓PlN產(chǎn)生電阻分壓V,和V2;負載診斷電路，用于對負載供負載故障的診斷，以數(shù)字信號0、l輸出；其連接關(guān)系為輸入信號ScTRL與輸入功率P!n與負載驅(qū)動電路輸入端連接，同時輸入功率P[N與分壓電路輸入端連接；負載驅(qū)動電路的輸出端輸出信號POUT為模塊輸出功率電信號，同時負載驅(qū)動電路的輸出端與負載診斷電路的輸入端連接；分壓電路兩個輸出端V,、V2，與負載診斷電路輸入端連接；負載診斷電路輸出端輸出信號S卜S2為模塊輸出數(shù)字信號。，本發(fā)明的特點及有益效果本發(fā)明提出的一種帶診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊，是針對車載電器的智能化設(shè)計。該模塊作為微處理單元的外圍電路，是微處理單元和負載之間的接口電路，能夠?qū)崿F(xiàn)通過數(shù)字信號驅(qū)動負載，檢測車載電器工作狀態(tài)，并判斷負載和電路的故障類型。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，所用電子元器件均為最基本的常用元器件，成本低，易于實現(xiàn)。本發(fā)明適用于車載電器的智能化控制，尤其適用于車燈、散熱器等阻性負載以及風(fēng)扇、雨刮器等感性負載。圖1為本發(fā)明的帶診斷功能的車載電器驅(qū)動模塊電路結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明的負載驅(qū)動電路原理圖。圖3為本發(fā)明的分壓電路原理圖。圖4為本發(fā)明的負載診斷電路原理圖。圖5為本發(fā)明的一個應(yīng)用實例結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式本發(fā)明提出的一種帶診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊，結(jié)合附圖及實施例詳細說明如下本發(fā)明提出的一種帶診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊，其模塊電路結(jié)構(gòu)如圖1，由負載驅(qū)動電路、分壓電路、和負載診斷電路三個部分組成。其中.'-負載驅(qū)動電路，用于實現(xiàn)數(shù)字信號Scr禮對功率電供輸出Pout的控制；分壓電路，用于從輸入電壓PrN產(chǎn)生電阻分壓V,和V2;負載診斷電路，用于對負載供負載故障的診斷，以數(shù)字信號0、l輸出。其連接關(guān)系為輸入信號ScTRL與輸入功率PiN與負載驅(qū)動電路輸入端連接，同時輸入功率P1N與分壓電路輸入端連接；負載驅(qū)動電路的輸出端輸出信號PouT為模塊輸出功率電信號，同時負載驅(qū)動電路的輸出端與負載診斷電路的輸入端連接；分壓電路兩個輸出端V,、V2，與負載診斷電路輸入端連接；負載診斷電路輸出端輸出信號S卜S2為模塊輸出數(shù)字信號。'其中，ScTRL為數(shù)字信號，控制負載驅(qū)動的通斷，PlN是功率電輸入。PlN信號和ScTRL信號輸入負載驅(qū)動電路，輸出POUT輸出的負載供電。PjN信號通過分壓電路，輸出電壓信號V卜V2至負載診斷電路。負載診斷電路對Pout、V,、V2信號進行處理，輸出數(shù)字信號S卜S2來指示負載的斷路/短路故障狀態(tài)。本發(fā)明模塊的各電路的具體構(gòu)成實施例及實現(xiàn)的功能分別說明如下(1)負載驅(qū)動電路所述負載驅(qū)動電路如圖2所示，該電路用于實現(xiàn)數(shù)字信號ScTRL對功率電供輸出P0UT的控制。該電路包括一個光電隔離芯片Ul，用于數(shù)字電路與模擬電路的隔離，以及數(shù)字信號ScTRL對模擬電路部分通斷的控制；一個MOSFET開關(guān)芯片U2，用于根據(jù)光電隔離芯片受控端通斷來實現(xiàn)功率電供應(yīng)的通斷；一個瀉放二極管D0，提供電荷瀉放通路，保護MOSFET開關(guān)芯片，以及電阻R1、R2、R3。其連接關(guān)系為光電隔芯片Ul的輸入端1通過電阻Rl與電源Vcc相連，輸入端2與數(shù)字信號Scn相連，輸出端3通過電阻R3接地，受控端4與MOSFET開關(guān)芯片的柵極相連，同時通過串接一個電阻R2與MOSFET開關(guān)芯片的源極連接；瀉放二極管DO連接在MOSFET開關(guān)芯片的漏極與數(shù)字地GND之間，MOSFET開關(guān)芯片的源極和漏極分別為負載驅(qū)動電路的輸入端P^和輸出端PoUT。具體的工作過程為，當(dāng)輸入的數(shù)字控制信號ScTKL為低電平O時，光電隔離器U1導(dǎo)通，此時電阻R2兩端建立起MOSFET開關(guān)芯片U2所需的導(dǎo)通電壓Vcs，MOSFET丌關(guān)芯片導(dǎo)通，POUT有功率輸出；當(dāng)輸入的數(shù)字控制信號ScTRL為高電平1時，光電隔離器Ul斷開，此時電阻R2兩端無法建立起MOSFET開關(guān)芯片U2所需的導(dǎo)通電壓VGS，MOSFET開關(guān)芯片截止，PouT無功率輸出。本實施例中，光電隔離芯片U1的型號為TLP521-1，MOSFET開關(guān)芯片U2根據(jù)負載的功率選擇為IRFU9310，二極管D0選擇型號為1N5401。(2)分壓電路所述分壓電路如圖3所示，該電路用于從輸入電壓P!n產(chǎn)生電阻分壓V！和V2。該電路由四個電阻RH1、RL1、RH2、RL2，組成兩路分壓電路，輸出電壓信號V,、V2。其連接關(guān)系為，RH1、RL1串聯(lián)與PiN和地信號連接；RH2、RL2串聯(lián)與Pin和地信號連接，RH1與RL1之間為輸出端VI，RH2與RL2之間為輸出端V2。RH1、RL1、RH2、RL2電阻值的選取可根據(jù)實際電路中負載的阻性和負載驅(qū)動電路中的MOSFET開關(guān)芯片的特性進行設(shè)計，要求負載正常工作時，輸出的功率供電PouT的電壓處介于V,和V2之間。設(shè)計V,為正常工作時PouT電壓范圍的上限；而V2為iH常工作時P(xjt電壓范圍的下限。本實施例中，RH1的阻值為120Q,RL1的阻值為47K，RH2的阻值為IOK，RL2的阻值為47K。當(dāng)負載成長工作時，POUT的電壓處介于V,和V2之間；當(dāng)負載出現(xiàn)斷路故障時，Pout高于V1，當(dāng)負載出現(xiàn)短路故障時，Pout低于V2。(3)負載診斷電路所述負載診斷電路如圖4所示，該電路用于對負載供負載故障的診斷，以數(shù)字信號ni給山"、1"TM'J山。'該電路包括一個由兩個運算放大器U3A、U3B構(gòu)成的雙運放比較器U3，用于實現(xiàn)比較POUT與V卜V2信號的電壓比較；一個光電隔離芯片U4，用于模擬電路與數(shù)字電路的隔離，并以數(shù)字信號S"S2形式輸出比較結(jié)果；電阻R4R8為上拉電阻；其連接關(guān)系為雙運放器件的兩個運算放大器輸出端1、7與光電隔離芯片U4的控制端2、4連接；運算放大器U3A反相輸入端2與U3B的同相輸入端5相互連接并通過電阻R4與輸入功率P!n連接；運放U3A的同相輸入3端接V1，運放U3B的反相輸入端6接V2。該電路的工作原理對于PojT不同電壓值的比較結(jié)果為當(dāng)P(xjt信號電壓大于V,時，輸出信號S,為低電平O，S2為高電平l;當(dāng)PouT信號電壓介于V,和V2之間時，輸出信號S!為高電平1，S2為高電平l;當(dāng)PouT信號電壓低于V2時，輸出信號S,為高電平1，S2輸出為低電平0。本實施例中，組成雙運放比較器U3的運算放大器的型號為LM393D，實現(xiàn)P0UT信號與V卜V2信號的比較；光電隔離芯片U4的型號為TLP521-2，隔離數(shù)字電路與模擬電路，輸出數(shù)字信號S,、S2。本發(fā)明的帶診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊，能夠?qū)ω撦d的工作狀態(tài)進行檢測，對故障類型進行判斷。根據(jù)控制信號Sctw、診斷電路輸出信號S,、S2實現(xiàn)故障診斷，診斷結(jié)果如表l。表l故障類型判斷表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>應(yīng)用本發(fā)明的具有故障診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊實現(xiàn)的基于LIN總線的智能化車燈，其應(yīng)用實例結(jié)構(gòu)如圖5所示。該應(yīng)用實例實現(xiàn)LIN總線數(shù)字信號對車燈的通斷控制，同時車燈的故障信息通過LIN總線發(fā)出。該應(yīng)用實例包括依次連接的LIN總線通訊模塊、微處理單元、帶診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊、車燈。LIN總線通訊模塊實現(xiàn)LIN總線與微處理單元之間的通訊。該應(yīng)用實例中，LIN總線通訊模塊應(yīng)用芯片MC33399實現(xiàn)其功能。微處理單元根據(jù)LIN總線信號輸出ScTRL信號實現(xiàn)對車燈負載的通斷控制，同時接受帶診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊發(fā)出的診斷信息S,和S2，并對故障類型進行判斷，將診斷結(jié)果發(fā)送到LIN總線。該應(yīng)用實例中，微處理單元應(yīng)用芯片MC68HC908QL4實現(xiàn)其功能。本發(fā)明的具有故障診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊實現(xiàn)數(shù)字信號Sctrl對車燈的功率通斷控制，并且實現(xiàn)對車燈的故障診斷，診斷結(jié)果以S卜S2數(shù)字信號形式輸出。車燈為一普通阻性車載燈類電器，其一端與具有故障診斷的車載電器驅(qū)動電路模塊ii接，另一端接地。權(quán)利要求1.一種具有故障診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊，其特征在于，該模塊包括負載驅(qū)動電路，用于實現(xiàn)數(shù)字信號SCTRL對功率電供輸出POUT的控制；分壓電路，用于從輸入電壓PIN產(chǎn)生電阻分壓V1和V2；負載診斷電路，用于對負載供負載故障的診斷，以數(shù)字信號0、1輸出；其連接關(guān)系為輸入信號SCTRL與輸入功率PIN與負載驅(qū)動電路輸入端連接，同時輸入功率PIN與分壓電路輸入端連接；負載驅(qū)動電路的輸出端輸出信號POUT為模塊輸出功率電信號，同時負載驅(qū)動電路的輸出端與負載診斷電路的輸入端連接；分壓電路兩個輸出端V1、V2，與負載診斷電路輸入端連接；負載診斷電路輸出端輸出信號S1、S2為模塊輸出數(shù)字信號。2、如權(quán)利要求1所述模塊，其特征在于，所述負載驅(qū)動電路包括一個光電隔離芯片(Ul)，用于數(shù)字電路與模擬電路的隔離，以及數(shù)字信號ScTRL對模擬電路部分通斷的控制；一個MOSFET開關(guān)芯片(U2)，用于根據(jù)光電隔離芯片受控端通斷來實現(xiàn)功率電供應(yīng)的通斷；一個瀉放二極管(D0)，提供電荷瀉放通路，保護MOSFET開關(guān)芯片，以及3個電阻(Rl、R2、R3);其連接關(guān)系為光電隔芯片(Ul)的輸入端(1)通過電阻(Rl)與電源(Vcc),.相連，輸入端(2)與數(shù)字信號ScTRL相連，輸出端3通過電阻R3接地，受控端4與MOSFET開關(guān)芯片的柵極相連，同時通過串接一個電阻R2與MOSFET開關(guān)芯片的源極連接；瀉放二極管DO連接在MOSFET開關(guān)芯片的漏極與數(shù)字地GND之間，MOSFET開關(guān)芯片的源極和漏極分別為負載驅(qū)動電路的輸入端P[n和瑜出端PoUTo3、如權(quán)利要求1所述模塊，其特征在于，所述分壓電路由四個電阻RH1、RL1、RH2、RL2組成兩路分壓電路，輸出電壓信號V,、V2;其連接關(guān)系為，RH1、RL1串聯(lián)與Pin和地信號連接；RH2、RL2串聯(lián)與Pin和地信號連接，RH1與RL1之間為輸出端VI，RH2與RL2之間為輸出端V2。4、如權(quán)利要求1所述模塊，其特征在于，所述負載診斷電路包括一個由兩個運算放大器U3A、U3B構(gòu)成的雙運放比較器U3，用于實現(xiàn)比較Pout與V卜V2信號的電壓比較；一個光電隔離芯片U4，用于模擬電路與數(shù)字電路的隔離，并以數(shù)字信號S!、S2形式輸出比較結(jié)果；電阻R4R8為上拉電阻；其連接關(guān)系為雙運放器件的兩個運算放大器輸出端1、7與光電隔離芯片U4的控制端2、4連接；運算放大器U3A反相輸入端2與U3B的同相輸入端5相互連接并通過電阻R4與輸入功率Pw連接；運放U3A的同相輸入3端接V1，運放U3B的反相輸入端6接V2。全文摘要本發(fā)明涉及具有故障診斷功能的車載電器驅(qū)動電路模塊，屬于汽車電子控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，該模塊包括負載驅(qū)動電路，分壓電路，負載診斷電路；其中，輸入信號S_CTRL與輸入功率P_IN與負載驅(qū)動電路輸入端連接，同時輸入功率P_IN與分壓電路輸入端連接；負載驅(qū)動電路的輸出端輸出信號P_OUT為模塊輸出功率電信號，同時負載驅(qū)動電路的輸出端與負載診斷電路的輸入端連接；分壓電路兩個輸出端V₁、V₂，與負載診斷電路輸入端連接；負載診斷電路輸出端輸出信號S₁、S₂為模塊輸出數(shù)字信號。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，所用電子元器件均為最基本的常用元器件，成本低，易于實現(xiàn)。本發(fā)明適用于車載電器的智能化控制，尤其適用于車燈、散熱器等阻性負載以及風(fēng)扇、雨刮器等感性負載。文檔編號G01R19/165GK101269627SQ20081010639公開日2008年9月24日申請日期2008年5月13日優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日發(fā)明者張新豐,李克強,楊殿閣,王建強,羅禹貢,雯薛,連小珉,鄭四發(fā),良陸申請人:清華大學(xué)